请输入中文摘要三维人脸重建是计算机视觉和计算机图形学领域中的一个重要研究课题。根
据输入数据的不同，三维人脸重建的方法可以被分为多个种类，而本文主要研
究基于单张二维图像的三维人脸重建。由于基于单张图像的三维人脸重建是一
个高度信息缺失问题，先前的工作主要提出一种人脸参数模型来简化重建工作。
后续的很多研究也直接利用了人脸参数模型作为中间媒介来进行三维人脸重建。
但是，三维人脸参数模型本身具有无法捕捉人脸细节的缺陷，所以该类方法的重
建结果无法直接用于很多需要高保真重建的实际应用。为解决该问题，我们基于
不同的观察，分别从两个方面来补充人脸细节，并提出了相对应的两个子研究任
务，即分别从表情驱动的几何细节生成以及基于先验纹理的纹理细节生成的角
度来完成三维人脸精细重建工作。论文主要的研究内容和贡献总结如下：
1. 基于表情驱动的人脸几何细节生成
本工作提出了一种基于表情驱动的三维人脸细节恢复方法，主要采用了从
粗糙到精细的范式：首先采用人脸参数模型回归方法重建一个基础的粗粒度模
型，而后根据表情特征以及人脸属性特征生成在粗粒度人脸模型之上的表情驱
动的几何细节。其中，表情表征是利用了人脸参数模型中表情参数解码后所得到
的位移图，而人脸个性化属性表征则是根据图像通过一个编码解码网络获取的
表征。而后，我们利用了分块动态卷积作为结合这两个表征的模块以生成细节
补充图。该工作针对于传统线性三维人脸参数模型中的细节缺失问题做了补充，
并利用了表情表征作为这些人脸细节的生成线索，以达成了高精度的三维人脸
几何重建。
2. 可直接渲染的自监督三维人脸精细纹理重建
本工作提出了一个基于单张人脸图像的精细三维人脸纹理重建工作。其提
出主要着眼于解决以下两个问题：第一，对于自然图像中的遮挡人脸和非正面人
脸的纹理重建问题；第二，对于复杂环境光照下可直接渲染的人脸细节纹理重建
问题。为了解决这两个问题，本工作首先结合了生成式人脸纹理恢复方法以及重
建式纹理恢复方法，利用生成的人脸纹理的光照解耦特性以及完整性，指导重
建式纹理恢复模块以获取可直接渲染的、高精度的人脸纹理。在此之上，本工作
设计了专门的光照解耦损失函数以及正则项损失来保证重建人脸纹理的高质量。
此外，为了应对复杂的环境光照，本工作还提出了全新的细节光照表征方法以增
强对于环境光照的捕捉能力。